結構生物化學/膜蛋白/膜曲率

簡介

膜曲率

彎曲的膜會招募大量烷基化的蛋白質，而無需親和力，也不需要特定的識別基序。生物彎曲膜透過脂質組成和膜彎曲蛋白的作用來識別。

功能

膜曲率可以調節具有特定識別基序的蛋白質的定位。兩親性α螺旋是重要的膜曲率感測器，包括範圍廣泛的蛋白質，它們透過識別脂質堆積中的曲率缺陷而對正彎曲膜具有更大的親和力。膜曲率依賴性測量（主要是在體外進行）是在不同直徑的脂質體上平均得到的。這些測量降低了準確性，使親和力的計算更加困難。

假設

科學家Dimitrios Stamou及其同事利用熒光顯微鏡確定單個脂質體的膜曲率選擇性結合，消除了計算問題。他們的研究表明，彎曲的膜可以容納高密度的兩親性分子。因此，膜曲率的感知是脂質膜的特性，而不需要任何透過疏水基序錨定的特定蛋白質。

單個脂質體結合測量使用不同大小的生物素化脂質體，然後用生色團標記並透過鏈黴親和素固定。使用熒光強度來測量單個脂質體的直徑。另一個生色團用於標記感興趣的分子，以及兩個熒光訊號的比率，以找到標記分子對每個單個脂質體的密度。

發現兩親性α螺旋肽與固定脂質體的結合對應於兩親性α螺旋的直徑。對於 200 奈米及以上的測量，肽的密度保持不變；對於 50 奈米以下的測量，密度急劇增加。發現平衡常數 Kd 對低於 Kd 濃度下的曲率選擇性結合貢獻很小。

證明

在高度彎曲的膜中，脂質堆積缺陷的密度更大，為兩親性分子提供插入自己的位點。結合密度的增加增加了膜外小葉的面積。在更高濃度下，相互作用會飽和，缺陷密度效應會佔主導地位。畢竟，肽密度將與缺陷密度成正比，肽的結果將與模型相符。

該模型可以確定任何具有曲率選擇性的兩親性分子的插入。科學家使用具有棕櫚醯基序的簡單烷基鏈來測試模型的性質。所有烷基鏈都是膜曲率的感測器，與兩親性α螺旋肽相當。烷基鏈的頭基團沒有任何影響，改變自身鏈。此外，可以在鏈中新增蛋白質，而不會影響曲率感應特性。

結論

總體而言，膜曲率是一種通用機制，可以影響所有兩親性分子的定位。在膜中融合脂質濃度的影響下，膜曲率在科學研究中可以對蛋白質運輸和細胞訊號傳導發揮重要作用。

參考文獻

Hatzakis, N. S., Bhatia, V. K., Larsen, J., Madsen, K. L., Bolinger, P-Y., Kunding, A. H., Castillo, J., Gether, U., Hedegård, P. & Stamou, D. 彎曲的膜如何招募兩親性螺旋和蛋白質錨定基序。自然化學生物學（2009 年 9 月 13 日）。doi:10.1038/nchembio.213